연이은 한파로 인해 이른 아침 시동이 걸리지 않는 경우가 자주 발생하고 있습니다. 겨울철 시동이 걸리지 않는 이유는 배터리의 성능이 떨어져 시동전압을 유지할 수 없거나 디젤차의 경우 경유 속의 수분이 얼어붙거나 파라핀 성분이 응고되어 연료필터가 막히는 경우가 대부분입니다. 

자동차용 배터리는 엔진 시동을 걸기 위해 시동모터에 전원을 공급해 엔진을 크랭킹시키고 점화코일 등에 전원을 공급합니다. 또한 시동이 걸린 후에는 전기계통의 전압을 일정하게 유지함은 물론 각종 램프류와 라디오, 히터 등 전장시스템의 필요 전원이 알터네이터(발전기)의 출력용량보다 많을 경우 전원을 보조하는 역할을 합니다.

일반적으로 외부기온이 배터리의 성능에 영향을 미친다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 대부분 날씨가 추워지면 배터리가 빨리 방전된다고 알고 있지만 엄밀히 얘기하면 배터리의 방전속도가 빨라지기는 하지만 겨울철 배터리의 시동성 불량은 방전보다는 배터리의 성능이 급격히 줄어들기 때문입니다.

예를 들어 엔진시동을 위한 배터리의 성능이 상온(20℃ 기준)에서 100%라고 가정할 경우 기온이 0℃로 떨어지면 배터리의 성능은 66%로 줄어들며 –22℃일 경우 완전 충전된 배터리 성능의 44% 밖에 사용할 수밖에 없습니다.

상온에서는 배터리가 10%만 충전되더라도 충분히 시동이 가능하지만 –10℃ 이하에서는 50%만 방전되어도 시동에 필요한 충분한 전원을 공급할 수 없기 때문에 겨울철 배터리 성능의 급저하로 인해 시동이 걸리지 않게 되는 것이지요.

따라서 평상시 배터리의 충전상태가 70~80% 이상 유지될 수 있도록 세심한 관리가 필요하다는 지적입니다. 특히 최근에는 각종 엔터테인먼트는 물론 첨단운전자보조시스템(ADAS), 블랙박스 보편화 등 자동차의 전장화로 인해 전기적 요구가 증가함에 따라 배터리 매니지먼트가 더욱 중요해지고 있습니다.

ADAC(독일자동차연맹) 등 각종 연구기관에 따르면, 배터리의 충방전 문제가 최근 배터리 관련 문제의 80% 이상을 차지하고 있는 것으로 조사된 바 있습니다.  

이와 같은 배터리의 성능과 관련된 문제는 크게 전극의 황산화, 전해액의 증발, 전해액의 층상화 등 세가지로 요약할 수 있습니다. 배터리를 오랫동안 사용하지 않을 경우 전극 플레이트 사이에 황산염이 퇴적되어 배터리의 충·방전성능을 떨어트리며, 과충전으로 인해 전극이 과열됨으로 인해 배터리 전해액 일부가 증발하는 현상이 발생합니다.

또한 오랫동안 배터리를 사용하지 않을 경우 전해액에 포함된 화학물질들이 가라앉아 전해액이 층상구조로 분리되어 성능을 떨어트린다는 것이 관련업계의 설명입니다. 따라서 자동차를 오랫동안 운행하지 않을 경우 정기적으로 시동을 걸어주어야 하며, 운행거리가 짧은 경우에도 장거리 운행을 통해 배터리의 충·방전성능을 활성화해 주는 것이 좋습니다. 

참고로 최근 출시된 자동차의 경우 배터리의 충전용량을 감지하기 위한 배터리 전류센서를 비롯해 배터리의 충전상태를 모니터해 알터네이터의 발전전압 및 전원분배를 제어함으로써 배터리 수명을 연장하고 연비를 향상시켜 주는 일렉트릭 파워 매니지먼트(EPM), 알터네이터의 출력전압을 제어하는 전압조절제어 등을 통해 배터리 상태를 최적으로 유지하는 배터리 매니지먼트 시스템을 적용하고 있습니다.

이에 따라 일부 차종의 경우 배터리를 교환할 때 배터리 제조사와 제조일자, 배터리용량 등 기본정보를 입력해야 배터리를 제대로 충전할 수 있습니다. 

이밖에 국내에서는 배터리가 방전되더라도 보험사나 가까운 정비업소를 통해 쉽게 조치가 가능하지만 정비비용이 비싸고 긴급출동서비스도 원활하지 못한 유럽이나 미국 등 해외에서는 평상시 배터리 관리를 위한 다양한 아이템이 널리 보급되고 있는 추세입니다. 비상 시동 및 충전용 보조전원 배터리나 배터리 매니지먼트 관련기기들이 대표적이라 할 수 있지요

한편 자동차용 배터리는 19세기 프랑스 물리학자 가스통 플랑테가 2차전지인 납축전지를 개발한지 150여년이 지났지만 최근까지도 원리나 구조에 있어 큰 변화를 찾기 어려운 것이 사실입니다. 배터리의 기본원리는 (+)와 (-) 두 개의 전극이 전해액 속에서 화학반응을 통해 전기에너지를 발생시킵니다.

예전에는 전해액의 비중을 체크해 전해액을 보충하는 방식이 사용되었지만 최근에는 전해액 보충이 필요하지 않은 MF(Maintenance Free) 배터리가 일반적으로 사용되고 있습니다. 또한 전해액과 극판의 종류에 따라 칼슐 배터리와 젤(Gel) 배터리, AGM(Absorbent Glass Mat) 배터리 등으로 구분됩니다.
<김아롱 기자=카테크>